專利名稱：一種利用造紙污泥與紙漿生產(chǎn)的人工植被基質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工植被領(lǐng)域，特別涉及一種利用造紙污泥與紙漿生產(chǎn)的人工植被基質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
造紙污泥是一種生物固體廢棄物，我國(guó)的造紙工業(yè)每年產(chǎn)生大量的造紙污泥。2004年，我國(guó)機(jī)制紙產(chǎn)量2800多萬(wàn)噸，按污泥含量5％計(jì)算，則每年產(chǎn)生的造紙污泥就有140萬(wàn)噸以上。如果將這些造紙污泥采用簡(jiǎn)單的傾倒和填埋方式，一年就要占用土地上萬(wàn)畝；但由于填埋場(chǎng)所相對(duì)短缺，國(guó)內(nèi)許多紙廠將造紙污泥隨意棄置，造成新的環(huán)境污染，成為我國(guó)一個(gè)嚴(yán)重的工業(yè)污染源。因此，造紙污泥的無(wú)害化處理問(wèn)題很急迫。
實(shí)際上，造紙污泥含有大量可利用的資源，如纖維素類有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀、鈣、鎂、硅、銅、鐵、鋅、錳等多種植物營(yíng)養(yǎng)成分，無(wú)重金屬積累，有效植物營(yíng)養(yǎng)成分含量比豬糞還高，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的有機(jī)肥料資源。如木質(zhì)素造紙污泥含有多種有機(jī)質(zhì)、常量和微量元素，有益于植物生長(zhǎng)，還含有豐富的鈣元素，能改良酸性土壤。
隨著我國(guó)城市化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在城市綠化、道路綠化、住宅小區(qū)綠化等方面，對(duì)人工植被如草皮的需求越來(lái)越多。但傳統(tǒng)的草皮生產(chǎn)面臨幾個(gè)重要的難題首先，傳統(tǒng)草皮生產(chǎn)需要帶走3～5厘米的肥沃表土層，多次生產(chǎn)后，會(huì)造成土壤退化等生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題，并嚴(yán)重影響草皮生產(chǎn)的質(zhì)量；其次，傳統(tǒng)草皮生長(zhǎng)過(guò)程中需要不斷地施肥，而普通的肥料因?yàn)榉市Ф淌沟梅柿贤度氤杀竞腿斯こ杀据^大。所以，開發(fā)一種環(huán)境友好、肥效長(zhǎng)的人工植被是當(dāng)前人工植被業(yè)急需解決的難題。
國(guó)內(nèi)已開發(fā)出一些替代傳統(tǒng)草皮生產(chǎn)的技術(shù)。陳同斌在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2156025.0的“一種地毯式草皮基質(zhì)的制備方法”中公開了一種利用城市垃圾、城市污泥、養(yǎng)殖業(yè)廢棄物制備地毯式草皮基質(zhì)的方法；李榮旗等人在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1104197.8的“一種草皮卷水培方法”中公開了一種利用水培方法取代種植草皮卷的基質(zhì)；王祥榮等人在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1113006.7的“地毯式無(wú)土生態(tài)型草坪的繁育方法”中公開了一種采用泥炭、珍珠巖、草木灰、谷殼等制成的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)繁育地毯式草坪的方法；周一凡等人在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1229189.7的“一種單元式無(wú)土栽培種植床”中公開了一種單元式無(wú)土栽培種植床；此外，還有部分研究者在尋找研究其它可以部分或全部代替土壤的裁培基質(zhì)。但對(duì)于如何利用造紙污泥和紙漿生產(chǎn)人工植被基質(zhì)的方法至今未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種環(huán)境友好、成本低、工藝簡(jiǎn)單的利用造紙污泥和紙漿生產(chǎn)的人工植被基質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述人工植被基質(zhì)的制備方法。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種利用造紙污泥和紙漿生產(chǎn)的人工植被基質(zhì)，包括基層、中間層和頂層三層；所述基層和頂層是以紙漿為原料制造成形的紙質(zhì)層；所述中間層是首先將造紙污泥和樹皮、草屑、有機(jī)、無(wú)機(jī)、氮磷鉀元素、粘土或壤土混合，經(jīng)堆肥等無(wú)害化處理后，再和紙漿、污泥等混合制成的造紙污泥混合物。
所述紙漿可為廢紙紙漿、其它草類紙漿、以工業(yè)廢棄的棉紗或桔桿等多種廢物原料經(jīng)打漿后制成的紙漿中的一種或一種以上混合物。
所述以紙漿為原料的制造成形可采用造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備制造成形。
所述基層或頂層為松透的紙質(zhì)層。
所述基層的紙質(zhì)層厚度大于頂層的紙質(zhì)層厚度。
用于制造所述基層的紙漿，其中漿料濃度為0.5％～0.8％；所述漿料是由占漿料總重量30％～60％的廢紙紙漿、10％～20％的棉紗、20％～50％的桔桿等多種廢物原料經(jīng)混合后打漿制成。
用于制造所述頂層的紙漿，其中漿料濃度為0.9％～1.2％；所述漿料是由占漿料總重量30％～50％的廢紙紙漿、10％～20％的棉紗、30％～50％的桔桿等多種廢物原料經(jīng)混合后打漿制成。
所述中間層是首先將占堆肥混合物總重量50％～60％的造紙污泥，25％～35％的樹皮或草屑，8％～12％的粘土或壤土，5％～10％農(nóng)家肥(如雞糞)以及余量的尿素或發(fā)酵菌等混合后進(jìn)行堆肥處理；然后將堆肥混合物與纖維污泥和紙漿混合制成的造紙污泥混合物，其中，堆肥混合物、纖維污泥、紙漿分別占造紙污泥混合物總重量的50％～60％、10％～20％、20％～30％。
所述人工植被基質(zhì)的形狀為平板式或卷筒式。
在上述人工植被基質(zhì)上直接灑播種子，經(jīng)培育后生產(chǎn)出人工植被。
本人工植被基質(zhì)的制備方法，包括下述步驟(1)將造紙污泥和樹皮、草屑、有機(jī)、無(wú)機(jī)、氮磷鉀元素、粘土或壤土等混合后進(jìn)行堆肥處理，達(dá)到消除臭味、殺死病原菌和寄生蟲卵、以及有毒的有機(jī)污染物等無(wú)害化的處理效果，得到堆肥混合物；然后在堆肥混合物中添加紙漿和污泥(如纖維污泥)，粉碎并混合均勻，得到造紙污泥混合物；(2)以不同原料配比組成的紙漿為原料，打漿后分別作為制備基質(zhì)頂層和基層的紙漿漿料；(3)在頂層流漿箱中裝入所述步驟2中的用于制備基質(zhì)頂層的紙漿漿料，抄造出人工植被基質(zhì)的頂層；在中間層流漿箱中裝入所述步驟1中的造紙污泥混合物，成形得到的污泥層作為人工植被基質(zhì)的中間層；在基層流漿箱中裝入所述步驟2中的用于制備基質(zhì)基層的紙漿漿料，抄造出人工植被基質(zhì)的基層；最后將頂層、中間層和基層成形，得到人工植被基質(zhì)。
所述步驟3中，將頂層流漿箱、中間層流漿箱和基層流漿箱同時(shí)自上而下地設(shè)置在造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備的起始處，同時(shí)得到頂層、中間層和基層，然后再將三層抄造成形得到人工植被基質(zhì)。
所述步驟3中，將頂層流漿箱、中間層流漿箱和基層流漿箱分別設(shè)置在不同的造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備的起始處，分別成形得到頂層、中間層和基層，然后再將三層壓制成形得到人工植被基質(zhì)。
所述步驟3中，中間層的厚度為50～250mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果(1)本發(fā)明采用造紙污泥和紙漿為原料制造人工植被基質(zhì)，生產(chǎn)成本低，既解決了造紙污泥的環(huán)境污染問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用效果。
(2)本人工植被基質(zhì)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工植被生產(chǎn)中的土壤，避免了傳統(tǒng)人工植被生產(chǎn)過(guò)程中造成土地沙化和無(wú)法持續(xù)生產(chǎn)的缺點(diǎn)。
(3)本人工植被基質(zhì)可提供養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，具有肥效持久、均衡、平穩(wěn)等特點(diǎn)，同時(shí)具有保水、保肥、松軟、透氣等特點(diǎn)。
(4)本人工植被基質(zhì)的制備過(guò)程采用造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備，可進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)單，成本低。
(5)本人工植被基質(zhì)的重量輕，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。


圖1為制備人工植被基質(zhì)流程圖1。
圖2為制備人工植被基質(zhì)流程圖2。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1首先利用廢紙漿、工業(yè)廢棄的棉紗、桔桿等多種廢物原料經(jīng)過(guò)打漿處理后，貯存到不同的漿池，作為抄造人工植被基質(zhì)的基層和頂層原料。
其中，作為基質(zhì)頂層的紙漿，紙漿中漿料濃度為1.1％，其中漿料是由占漿料重量50％的廢紙紙漿、20％的棉紗、30％桔桿等較粗廢物原料經(jīng)混合打漿后制成的，這樣抄造出的頂層紙質(zhì)較松軟。
其中，作為基質(zhì)基層的紙漿，紙漿中漿料濃度為0.8％，其中漿料是由占漿料重量50％的廢紙紙漿、20％的棉紗、30％的桔桿等較粗廢物原料經(jīng)混合打漿后制成的，這樣抄造出的基層紙質(zhì)較厚、強(qiáng)度較大。
在造紙污泥(由占造紙污泥重量80％的活性污泥和20％的脫墨污泥組成)中添加陳舊樹皮、雞糞、粘土和尿素，其中造紙污泥占堆肥混合物重量的50％、陳舊樹皮占30％、雞糞占10％、粘土占8％、尿素占2％，首先經(jīng)過(guò)堆肥處理，達(dá)到消除臭味、殺死病原菌和寄生蟲卵，消除有毒的有機(jī)污染物等無(wú)害化處理效果，得到堆肥混合物；然后在堆肥混合物中加入紙漿和纖維污泥，其中堆肥混合物占造紙污泥混合物總重量的60％、纖維污泥占15％、紙漿占25％，在高濃混合器內(nèi)進(jìn)行粉碎和混合均勻的處理，得到造紙污泥混合物，并將其儲(chǔ)存到料塔中。
將上述準(zhǔn)備好的各種原料，如圖1所示，分別裝入頂層流漿箱、中間層流漿箱和基層流漿箱，并將頂層流漿箱、中間層流漿箱和基層流漿箱同時(shí)自上而下地安裝在污泥基質(zhì)抄造機(jī)的起始處，同時(shí)抄造得到頂層、中間層和基層，然后再用污泥基質(zhì)抄造機(jī)將三層抄造成形得到人工植被基質(zhì)。產(chǎn)品根據(jù)需要分切成平板式，再在人工植被基質(zhì)上播種，經(jīng)培育后成人工植被。
實(shí)施例2本實(shí)施例中，用于人工植被基質(zhì)的基層和頂層的紙漿原料、用于中間層的造紙污泥混合物原料的組成及備料方法與實(shí)施例1相同。
如圖2所示，本實(shí)施例制作人工植被基質(zhì)的過(guò)程分四步完成，分別將頂層流漿箱、基層流漿箱安裝在造紙機(jī)的起始處，用造紙機(jī)將基質(zhì)的頂層和基層抄造好；同時(shí)，將中間層流漿箱安裝在污泥基質(zhì)抄造機(jī)的起始處，將基質(zhì)的中間層抄造好；最后，再用污泥基質(zhì)壓制機(jī)將基層、頂層和中間層壓制成形，得到人工植被基質(zhì)。產(chǎn)品根據(jù)需要分切成卷筒式，再在上面播種，生產(chǎn)出人工植被。
權(quán)利要求
1.一種利用造紙污泥和紙漿生產(chǎn)的人工植被基質(zhì)，其特征在于包括基層、中間層和頂層三層；所述基層和頂層是以紙漿為原料制造成形的紙質(zhì)層；所述中間層是首先將造紙污泥和樹皮、草屑、有機(jī)、無(wú)機(jī)、氮磷鉀元素、粘土或壤土混合，經(jīng)堆肥等無(wú)害化處理后，再和紙漿、污泥等混合制成的造紙污泥混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工植被基質(zhì)，其特征在于所述紙漿是廢紙紙漿、其它草類紙漿、以工業(yè)廢棄的棉紗或桔桿等多種廢物原料經(jīng)打漿后制成的紙漿中的一種或一種以上混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工植被基質(zhì)，其特征在于所述基層的紙質(zhì)層厚度大于頂層的紙質(zhì)層厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工植被基質(zhì)，其特征在于用于制造所述基層的紙漿，其中漿料濃度為0.5％～0.8％；所述漿料是由占漿料總重量30％～60％的廢紙紙漿、10％～20％的棉紗、20％～50％的桔桿等多種廢物原料經(jīng)混合后打漿制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工植被基質(zhì)，其特征在于用于制造所述頂層的紙漿，其中漿料濃度為0.9％～1.2％；所述漿料是由占漿料總重量30％～50％的廢紙紙漿、10％～20％的棉紗、30％～50％的桔桿等多種廢物原料經(jīng)混合后打漿制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工植被基質(zhì)，其特征在于所述中間層是首先將占堆肥混合物總重量50％～60％的造紙污泥，25％～35％的樹皮或草屑，8％～12％的粘土或壤土，5％～10％農(nóng)家肥以及余量的尿素或發(fā)酵菌等混合后進(jìn)行堆肥處理；然后將堆肥混合物與纖維污泥和紙漿混合制成的造紙污泥混合物，其中，堆肥混合物、纖維污泥、紙漿分別占造紙污泥混合物總重量的50％～60％、10％～20％、20％～30％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的人工植被基質(zhì)的制備方法，其特征在于包括下述步驟(1)將造紙污泥和樹皮、草屑、有機(jī)、無(wú)機(jī)、氮磷鉀元素、粘土或壤土等混合后進(jìn)行堆肥處理，得到堆肥混合物；然后在堆肥混合物中添加紙漿和污泥，粉碎并混合均勻，得到造紙污泥混合物；(2)以不同原料配比組成的紙漿為原料，打漿后分別作為制備基質(zhì)頂層和基層的紙漿漿料；(3)在頂層流漿箱中裝入所述步驟2中的用于制備基質(zhì)頂層的紙漿漿料，抄造出人工植被基質(zhì)的頂層；在中間層流漿箱中裝入所述步驟1中的造紙污泥混合物，成形得到的污泥層作為人工植被基質(zhì)的中間層；在基層流漿箱中裝入所述步驟2中的用于制備基質(zhì)基層的紙漿漿料，抄造出人工植被基質(zhì)的基層；最后將頂層、中間層和基層成形，得到人工植被基質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工植被基質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟3中，將頂層流漿箱、中間層流漿箱和基層流漿箱同時(shí)自上而下地設(shè)置在造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備的起始處，同時(shí)得到頂層、中間層和基層，然后再將三層抄造成形得到人工植被基質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工植被基質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟3中，將頂層流漿箱、中間層流漿箱和基層流漿箱分別設(shè)置在不同的造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備的起始處，分別成形得到頂層、中間層和基層，然后再將三層壓制成形得到人工植被基質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工植被基質(zhì)的制備方法，其特征在于所述步驟3中，中間層的厚度為50～250mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用造紙污泥和紙漿生產(chǎn)的人工植被基質(zhì)及其制備方法，該人工植被基質(zhì)包括基層、中間層和頂層三層；基層和頂層是以紙漿為原料制造成形的紙質(zhì)層；中間層是首先將造紙污泥和樹皮、草屑、有機(jī)、無(wú)機(jī)、氮磷鉀元素、粘土或壤土混合，經(jīng)堆肥等無(wú)害化處理后，再和紙漿、污泥等混合制成的造紙污泥混合物；該人工植被基質(zhì)通過(guò)造紙機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備制備成形。本發(fā)明既解決了造紙污泥的環(huán)境污染問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用效果，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工植被生產(chǎn)中的土壤，避免了傳統(tǒng)人工植被生產(chǎn)過(guò)程中造成土地沙化和無(wú)法持續(xù)生產(chǎn)的缺點(diǎn)，具有保水、保肥、松軟、透氣等特點(diǎn)；其制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，可進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)A01G1/00GK1732733SQ20051003697
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者曹國(guó)平, 劉煥彬, 朱小林 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)